锚索抗剪扩大型锚座在牵引式滑坡处治中的应用

李博

摘 要：滇西北横断山脉腹地路基边坡牵引式滑坡的施工中，采用削坡减载及压力分散型锚索联合处治，并对山体地下水采用疏干孔方式引排。但因开挖后坡面富水极软，坡面与框格梁梁肋无法共同承載张拉应力，在张拉时极易造成锚孔附近梁肋混凝土开裂，一定时期后锚索原本作用被削弱。采用抗剪型锚座能有效防止梁肋开裂，改善锚孔周边梁肋受力环境，保证压力分散型锚索“固脚强腰”的作用及结构的耐久性。

关键词：牵引式滑坡；压力分散型锚索；梁肋开裂；梁肋沉陷；抗剪扩大型锚座

中图分类号：U416.14                                文献标识码：A                              文章编号：2096-6903（2023）01-0010-02

1 工程概况

1.1 工程简介

维通公路（维西段）LJ5合同段起点里程为K23+660，止点里程为K26+533.391，线路全长2.87 km，设计标准为二级公路，设计速度为60 km/h，路基宽度为8.5 m。本段位于构造侵蚀中切割中高山陡坡地形地貌区，微地貌以陡坡、斜坡为主。设计路线沿斜坡布设，地形起伏大，横坡较陡，自然坡度35°～45°，局部大于45°，地质作用以风化剥蚀、流水侵蚀作用为主。地表现状为耕地、荒地，位于庆福村东山区，滑坡段线路中线距最近的房户水平距离160 m，最远处截水天沟距线路中线89 m。

根据地质调查、钻探揭露结果，滑坡区地层主要有第四系人工填土（Q4ml）层、第四系残坡积（Q4el+dl）层、第三系中新统双河组（N1s）层。根据现场地质调查，滑坡区K24+050段右侧坡面上出现点滴状渗水，为上层滞水渗出，无统一出水点，沿坡面排泄，表层土体受水浸泡后，自稳能力差，滑坡全貌见图1。根据调查可知，水量受季节影响大，旱季多呈点滴状渗水，甚至干枯；雨季水量较大，可达0.5～1 L/s。另K24+000 段右侧约35 m处坡面，3～5年前有地下水出露，现状下未见水体分布。

1.2 情况描述

K23+960～K24+079.25段边坡锚杆框格梁及抗滑桩于2019年3～7月进行施工，因7～9月为当地雨季未进行后续土方开挖施工，2019年12月10日完成挡土板施工。挡土板施工完后，工地连续出现雨雪天气。抗滑桩锚固端设计为10 m（除1#、16#为6 m，2#、15#为7 m），自由端6～8 m（即桩顶标高为路面标高上8 m，1、16#为6m，2#、15#为9 m）。12月15日，施工单位按设计要求对路床标高下1.3 m（路面标高下2 m）进行片碎石换填施工开挖工序。12月16日，发现挡土板后侧及边坡上方出现多处裂缝，随后经检测，1#～16#抗滑桩出现131～785 mm不等的偏移。

1.3 原因分析

地下水是导致此次滑坡的主要因素，因段内岩体以粉砂质泥岩为主，为极软岩，岩体风化强烈，节理裂隙极发育，岩石极破碎。受水浸泡后，岩体软化，强度降低，形成软弱结构面，加重抗滑桩荷载。同时抗滑桩在换填时悬臂端变长，锚固端变短，而且地下水动态变化产生的动水头压力对路基边坡稳定性影响很大，从而导致抗滑桩位移及山体多处开裂[1，2]。

1.4 设计及形式

滑坡处治大原则便是“固脚强腰”。根据现场实际地形地貌及地质条件，采用5级边坡减载[3]，第一台坡比1∶1.25，坡高H=8 m；第二台坡比1∶1.25，H=8 m；第三台坡比1∶1.5，H=10 m；第四台坡比1∶1.5，H=10 m；第五台坡比1∶1.5，H=8 m。凿除路面标高上3～8 m范围内原设计抗滑桩，并采用C30混凝土路堑墙形式进行包裹。第一、二、三、四台锚索采用压力分散型锚索（二单元）框格梁，锚索长度L=35 m，自由端10 m，锚固端20 m，每孔设计张拉力P=600 kN（100%P，按标定千斤顶计算油表压力为30 MPa）。第五台采用C20混凝土拱形格防护。为保证锚体长期有效，在坡面上设置疏干孔，其中第五台、第四台疏干孔长度20 m（台阶最底层一排按35 m施作），间距5 m×5 m梅花形布置，第一台至第三台疏干孔长度25 m（台阶最底层一排按35 m施作），间距4 m×4 m梅花形布置，疏干孔仰角10°，孔径100 mm。

2 抗剪型锚座使用因由

施工之初锚索框格梁锚孔采用正常十字交叉设计（见图2），横肋规格40 cm×45 cm，竖肋规格40 cm ×45 cm，梁肋主筋采用HRB400钢筋Φ22（下侧）和Φ16（上侧）两种，箍筋采用HRB400钢筋Φ12。在按设计及规范要求进行施工。在框格梁混凝土及灌浆体强度达标，进行锚索试验孔张拉过程中，出现梁肋沉陷和开裂现象，在荷载加至100%P时锚孔附近横肋及竖肋下侧可见2～5 mm的裂缝，且梁肋比张拉之前嵌入山体深度最大达5 cm。

分析出现此情况的主要原因为山体富水，开挖后的坡面极软，手戳可留明显洼痕，且软硬不均，张拉过程中梁肋下方山体无法与梁肋形成整体受力，导致梁肋陷入坡面内，并在锚孔周边形成开裂现象。

3 抗剪型锚座设计

根据试验孔反映出的问题，现场分析若将梁肋混凝土标号提升至C40，成本过高；混凝土掺加早强剂，则会影响混凝土的耐久性和后期强度。充分考虑经济性及可操作性，从增大锚孔周边土体的受压面及增强锚孔附近梁肋的抗剪能力两方面入手，对梁肋交叉处进行优化调整[4]。

3.1 设置扩大型锚座

将原十字交叉型混凝土梁肋上方调整为20 cm的扩大型倒角交叉，下方调整为40 cm扩大型倒角交叉，扩大型锚座采用HRB400钢筋Φ16钢筋，分上中下三层进行环箍，并对环箍钢筋采用HRB400钢筋Φ16钢筋双排对角固定，详见图3。

3.2 设置抗剪型梁肋结构钢筋

以扩大梁肋下方断面为起终点，将锚区中心混凝土底部调整为底长为120 cm的反向等腰梯形状，并沿横竖肋原有梁内主筋方向各布置如图4中N1、N2两道HRB400Φ22抗剪钢筋，以此增加锚区中心范围梁肋刚度，避免因山体过软张拉时梁肋交叉处的开裂，详见图4、图5。

4 抗剪型扩大锚座施工流程

4.1 施工流程

锚座施工与框格梁同步进行，施工步骤如下：施工准备→施工放样→开挖锚座基础→锚座钢筋制安→模板安装加固→混凝土浇筑及养护→锚索张拉过程梁肋监测。

4.2 锚座施工方法

4.2.1 测量放样

首先按设计要求对横肋、竖肋进行刻槽，然后在横竖肋交叉位置按抗剪型扩大锚座相应的轮廓及深度进行放样。

4.2.2 开挖锚座基础

采用人工开挖的方式，依据定位好的轮廓将锚座的底部开挖至设计深度，轮廓周边预留10 cm空间以便立模。

4.2.3 锚座钢筋制安

锚座钢筋由钢筋加工厂统一弯制，由专用机械运输至现场，由监理工程师现场验槽后，采用自下而上、由内到外的顺序，按优化后的尺寸及位置与梁肋钢筋一起进行绑扎。

4.2.4 锚座模板安装加固

因结构形式差异，扩大锚座区域模板需采用竹夹板现场加工。施工前采用滚筒或刷子对面板涂抹脱模剂，脱模剂要均匀[5]。模板外侧采用φ42钢管进行固定，钢管外侧每隔1 m紧靠钢管设置1根Φ25螺纹钢（即短锚杆）与之进行焊接，螺纹钢打入土体50～100 cm，模板内侧用Φ20对拉螺杆固定，对拉螺杆间距按提前预留于模板之上的孔位，对拉杆蝴蝶卡固定于外侧钢管上。模板连接紧密后，密实且与面板相平，保证拼缝面平且不漏浆。

4.2.5 混凝土浇筑及养护

采用搅拌站拌合混凝土，用输送泵进行浇筑施工的方法。混凝土浇筑过程中，加强振捣，特别注意锚座部位混凝土施工质量，并采用土工布覆盖及浇水的养护方式，养护时间按7 d控制。

4.2.6 锚索张拉过程梁肋监测

张拉前，在抗剪扩大型锚座与横竖肋变截面位置布置观测点并采集初始数据，现场检测混凝土强度。待锚座混凝土强度达到设计要求后，按设计要求的两单元压力分散型锚索张拉步骤及要求进行张拉。在张拉各个阶段，持续观测锚座混凝土是否有开裂及沉陷情况，若出现开裂及大幅沉陷，立即停止张拉，并分析原因，适当增大张拉各階段周期。

5 锚座施工效果评价

在本富水牵引式滑坡坡面应用抗剪型扩大锚座，解决了梁肋开裂问题。经监控量测数据显示，锚区中心梁肋位置张拉完成1周内，垂直坡面累计最大沉陷为6 mm。

6 结语

抗剪型扩大锚座成功解决了常规锚索张拉因山体过软导致的梁肋混凝土开裂及沉陷问题，有效保障了框格梁的整体受力效果及结构耐久性，降低了后期运营中山体存在滑塌的风险，在富水山体锚索框格梁施工中具有一定的应用价值。

参考文献

[1] 冯伟，王辰.太凤高速某段滑坡稳定性分析及治理措施[J].科技视界，2020（24）：98-100.

[2] 顾问，周玲玲，颜世明，等.道路滑坡机理研究——以江苏句容宝华青龙山为例[J].黑龙江科学，2020，11（12）：47-48+51.

[3] 李海军，董建辉，朱要强，等.贵州织金垮坡组滑坡成因分析及稳定性评价[J].科技和产业，2020，20（5）：156-160.

[4] 陈琛.压力分散型锚索锚固机理及锚固段设计方法研究[D].武汉：武汉理工大学，2010.

[5] 曹兴松，周德培.压力分散型锚索锚固段的设计方法[J].岩土工程学报，2005（09）：1033-1039.